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摘要：对于桥梁工程而言，其主体工程主要分为下部结构与上部结构，上部结构指盖梁以上部分，下部结构又可以分为桩基与墩身部分。常言道“万丈高楼从地起”，这充分体现各种工程建设中基础建设是其致关重要的一个环节，而桥梁建设中桩基成孔施工又是其基础中的基础。日常施工中桩基施工又主要采用机械成孔，其不但成孔速度快而且成孔质量好，故在施工中是一种常用的、主要的施工工艺。现就钻孔成孔质量相关问题与大家初探。论文关键词：钻孔桩,钻机,成孔质量　　一、钻机的选择　　1、按土质选择钻机　　钻孔的方式总的来说有三大类，即冲击法、冲抓法和旋转钻进。在岩性均匀的土层与岩层中适于用旋转钻进，即根据土体的强度等特性选择不同钻头旋转切削土体，然后通过泥浆的循环将钻渣清除。但在卵石、漂石层等软硬相间的地层中，由于孔底岩性不一，钻进时易引起钻杆剧烈跳动振颤，损坏钻具，此时可选用冲击钻。冲击钻即利用冲击锥自由下落的冲击力破碎岩石，将钻渣挤入孔壁或悬浮在泥浆中排除。由于排渣不利，冲击钻钻进速度一般较慢，故在施工中多采用反循环冲击钻，即在冲击锥中空的孔中穿入泥浆管，冲击过程中泥浆管插入钻孔底部不动，用泥浆泵吸渣排出，很大程度上提高了冲击钻的钻进速度。　　2、按桩径选择钻机　　日常施工中不但要考虑土质特点，还要综合考虑桩径、桩深来选择钻机。随着钻孔的发展，大直径桩、变截面桩已较多出现，要求的钻机性能亦越来越高，因此，在考虑适当的钻机时，必须注意以下两个方面：　　①钻机能承担的扭矩：每种类型的钻进成孔机械各有所长短，无论优选何种机型和工艺，均应根据桩径、地质条件、水文情况、承包商的设备条件及工期等诸多因素综合考虑确定。大口径钻孔所需钻机型号主要取决于土壤的强度，即同一型号钻机在不同土壤中能直接钻不同的大直径桩孔。土壤是变化的，钻进时不同地层扭矩是变化的，而决定钻机性能的基本要素（动力）是已知的，所以钻机分类宜以扭矩M大小为准。　　扭矩的计算方法如下式：　　M=A×M×F　　式中：A―系数，考虑到传递扭矩过程中扭矩的损失，取经验值1.4～1.7；　　M―单位破岩面积所需扭矩，直钻（一次成孔）经验值0.6～0.8kNm/O，而扩钻经验值0.4～0.8kNm/O；　　F―钻头破岩面积。　　另一方面，M的大小，此值应小于该钻机的扭矩额定值M；在小于M的情况下，钻机可以根据M值调整钻进速度。　　在日常施工中人们习惯于根据地质、孔径、孔深简单的选择钻机，而事实上我国目前所产钻机是按扭矩大小分类，因此不要在选择钻机进产生错觉，以为设计钻孔口径越大则必须要用大直径钻机。　　②变截面桩特点：一般桥梁桩基的最大弯矩产生在上半部分，到了一定深度后，由于土抗力的作用桩身所受的弯矩M越来越小，到了岩石层时M几乎为零，这时可认为桩基只承受垂直力，因此桩径又可减小。变截面桩正是为适应这种受力变化而设计，其截面一般是上大下小。大直径桩主要是指上段最大截面直径而言的，上部直径虽大，但上部覆盖层的土壤强度一般较小，因而所受的扭矩也不是最大。待到钻孔进入岩层或下段紧密土层时，虽然土壤强度增大了，钻杆增长了，而桩的直径却相应减小了，如果设计桩径和钻机选型适当，只要充分利用一般的150M和200M钻机设备，对其稍加改造，同样可完成&300～400M的大直径桩孔施工。这也是变截面大直径桩的特点之一。　　二、钻孔施工工序　　①测设桩位并测定校检护桩；　　②场地平整、挖筑泥浆池、架设水电线路；　　③埋设护筒；　　④钻机就位并调整钻机，使锥中心线与桩中心线重合。　　⑤制备泥浆，并开始钻进；　　⑥当首次钻进到导向部分或钻锥进入土体后再次进行校检测核，以保证桩基成孔质量；　　⑦正常钻进，出渣直致设计深度；　　⑧清孔准备下道工序；　　如下图所示　　　　三、容易出现的问题及处理措施　　1.梅花桩或倾斜孔桩　　①糊钻或孔底软土内夹有局部的硬质岩块时易出现梅花孔。此时可在孔内撒入碎石填平再冲击。当出现梅花孔后得不到及时处理可能会导致钻孔倾斜或卡钻。既使不倾斜或卡钻成孔后也会形成梅花桩而无法进入下一道工序。　　②简易方法检查钻孔倾斜度：钻孔施工中由于地层、钻机安置、施工技术等原因，通常会出现或多或少的桩孔倾斜。当倾斜度不大于桩长的1%，且不大于50M时，桩孔倾斜度合格，否则为不合格。施工中一般是用吊垂球的方法检查钻杆来代表桩孔的倾斜度，但钻杆较细、桩孔较深、转盘卡瓦松旷、提升龙头不配套、钻孔设备老旧、冲击成孔钻机等问题存在时，则难以测出较准确的倾斜度或根本测不出，将影响对桩孔的质量认定。　　2.坍孔　　①在钻孔过程中如发现井孔护筒内水（泥浆）位忽然上升溢出护筒，随即骤降并冒出气泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加，应怀疑是坍孔征象，可用测深仪探头或测深锤探测，工地现场一般采用测深锤。若在混凝土灌注中，原停留在孔内的测深锤不能上拔或放入测深锤，测得的孔深与原孔深相差较大，可证实属坍孔。　　坍孔原因可能是泥浆性能不符合要求，护筒底脚周围漏水，孔内水位降低，或在潮汐河流中涨潮时，孔内外水位差减小，不能保证原有的落水压力；施工操作不当，如提钻头、下钢筋笼时碰撞孔壁；在松软砂层中钻进进尺太快；以及由于护筒周围堆放重物或机械振动等，均有可能引起坍孔。　　发生坍孔后，应查明原因，采取如保持或加大水头、移开重物、排除振动等相应措施以防继续坍孔。
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冲击钻孔灌注桩的常见问题及处理方法
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&&冲​击​钻​孔​灌​注​桩​的​常​见​问​题​及​处​理​方​法
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提示： (1)设置施工平台 1)场地为浅水时，宜采用筑岛法施工。筑岛法的技术要求应符合规范的有关规定。筑岛面积按钻孔方法、机具大小等要求确定；高度应高于最高施工水位0.5~1.0m。 2)场地为深水时，可采用钢管桩施工平台、双壁钢围堰平台等固定式平台，也可采用浮式施工平台。平台须牢靠稳定，能承受工作时所有静、动荷载。 (2)设
&&& (1)设置施工平台
&&& 1)场地为浅水时，宜采用筑岛法施工。筑岛法的技术要求应符合规范的有关规定。筑岛面积按钻孔方法、机具大小等要求确定；高度应高于最高施工水位0.5~1.0m。
&&& 2)场地为深水时，可采用钢管桩施工平台、双壁钢围堰平台等固定式平台，也可采用浮式施工平台。平台须牢靠稳定，能承受工作时所有静、动荷载。
&&& (2)设置护筒
&&& 1)护筒内径宜比桩径大200~ 400mm。
&&& 2)旱地、筑岛处护筒可采用挖坑埋设法，护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实。
&&& 3)沉入时可采用压重、振动、锤击方法并铺以筒内除土的方法。
&&& 4)护筒高度宜高出地面0.3m或水面1.0~2.0m。当钻孔内有承压水时，应高于稳定后的承压水位2.0m以上。若承压水位不稳定或稳定后承压水位高出地下水位很多，应先做试桩。当处于潮水影响地区时，应高于最高施工水位1.5~2.0m，并应采用稳定护筒内水头的措施。
&&& 5)护筒埋置深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定，一般情况埋置深度宜为2~4m，特殊情况应加深，以保证钻孔和灌注混凝土的顺利进行。
&&& 6)有冲刷影响的河床，应沉人局部冲刷线以下不小于1.0~1.5m。
&&& (3)调制泥浆
&&& 1)钻孔泥浆一般由水、粘土（或膨润土）和添加剂按适当配合比配制而成，其性能指标可参照表3-11选用。
&&& 表3-11&&& 泥浆性能指标选择
&&& 2)直径大于2.5m的大直径钻孔灌注桩对泥浆的要求较高。泥浆的选择应根据钻孔的工程地质情况、孔位、钻机性能、泥浆材料条件等确定；在地质复杂、覆盖层较厚、护筒下沉不到岩层的情况下，宜采用丙烯酰胺即PHP泥浆。PHP泥浆的特点是不分散、低固相、高粘度。
&&& (4)钻孔施工
&&& 1)正循环回转法：利用钻具旋转切削土体钻进，泥浆泵将泥浆压进泥浆笼头。通过钻杆中心从钻头喷入钻孔内，泥浆挟到钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部排浆孔排出至沉淀池，钻渣在此沉淀，而泥浆循环使用。其特点是钻进与排渣同时进行，在适用的土层中钻进速度较快，但需设置泥浆槽、沉淀池等，施工占地较多，且机具设备较复杂。
&&& 2)反循环回转法：与正循环法不同的是泥浆输入钻孔内，然后从钻头的钻杆下口吸进。通过钻杆中心排入沉淀池内。其钻进与排渣效率较高。但接长钻杆时装卸麻烦，钻渣容易堵塞管路。另外，因泥浆是从上而下流动，孔壁坍塌的可能性较正循环大，为此，需要较高质量的泥浆。
&&& 3)钻孔就位前，应对钻孔各项准备工作进行检查。
&&& 4)钻孔时，应按设计资料绘制的地质剖面图，选用适当的钻机和泥浆。
&&& 5)钻机安装后，底座和顶部应平稳，在钻进中不应产生位移或沉陷，否则应及时处理。
&&& 6)钻孔作业应分班连续进行，填写的钻孔记录、交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。应经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不合要求时，应随时改正。应经常注意地层变化，在地质变化处均应捞取渣样，判明后记人记录表中并与地质剖面图核对。
&&& 7)钻孔可采用常规方法，提钻压浆应慢速进行，一般控制在0.5~1.0m/min，过快易塌孔或缩孔。
&&& 8)钻孔时，应随钻随清理钻进排出的土方。成孔后应立即投入钢筋和碎石进行补浆，间隔时间不少于30min。
&&& 9)当钻进遇到较大的漂石、孤石卡钻时，应作移位处理。当土质松软、拔钻后塌方不能成孔，可先灌注水泥浆，经2h后再在已凝固的水泥浆上二次钻孔。
&&& 10)钻孔故障及处理方法
&&& ①坍孔：其表征是孔内水位突然下降又回升，孔口冒细密水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。坍孔多由泥浆性能不符合要求、孔内水头未能保证、机具碰撞孔壁等原因造成，应查明坍孔位置后进行处理，坍孔不严重时，可回填土到坍孔位以上，并采取改善泥浆性能、加高水头、深埋护筒等措施，继续钻进；坍孔严重时，应立即将钻孔全部用砂类土或砾石土回填，无上述土类时可采用粘质土并掺入5%~8%的水泥砂浆，应等待数日方可采取改善措施后重钻。坍孔部位不深时，可采取深埋护筒法，将护筒填土夯实，重新钻孔。
&&& ②钻孔偏斜、弯曲：常由地质松软不均、岩面倾斜、钻架位移、安装未平或遇探头石等原因造成。一般可在偏斜处吊住钻锥反复扫孔，使钻孔正直。偏斜严重时，应回填粘质土到偏斜处顶面，待沉积密实后重新钻孔。
&&& ③扩孔与缩孔：扩孔多为孔壁坍塌或钻锥摆动过大造成，应针对原因采取防治措施。缩孔常因地层中含遇水膨胀的软塑土或泥质页岩造成；钻锥磨损过甚，亦能使孔径稍小。前者应采用失水率小的优质泥浆护壁，后者应及时焊补钻锥。缩孔已发生时，可用锥上下反复扫孔，扩大孔径。
&&& ④钻孔漏浆：护筒内水头不能保持时，宜采取护筒周围回填夯筑密实、增加护筒埋深、适当减小护筒内水头高度、增加泥浆相对密度和粘度、倒入粘土使钻锥慢速转动、增加孔壁粘质土层厚度等措施。
&&& ⑤糊钻、埋钻：多系正循环（含潜水钻机）回转钻进时，遇软塑粘质土层，泥浆相对密度和粘度过大，进尺快、钻渣量大，钻杆内径过小，出浆口堵塞而造成。应改善泥浆性能，对钻杆内径、钻渣进出口和排渣设备的尺寸进行检查计算，并控制适当进尺。若已严重糊钻，应停钻提出钻锥，清除钻渣。遇到坍方或其他原因造成埋钻时，应使用空气吸泥机吸走埋锥的泥砂，提出钻锥。
&&& ⑥掉落钻物：宜迅速用打捞叉、钩、绳套等工具打捞；若落体已被泥砂埋住，宜按前述各条先清泥砂，使打捞工具能接触落体后打捞。
&&& (5)清孔
&&& 1)换浆清孔法适用于正循环回转钻孔。在完成钻孔深度后提升钻锥至距孔底钻渣面0.1~0. 3m，大量泵入符合清孔后性能指标的新泥浆，维持正循环4h以上，直到清除孔底沉渣、减薄孔壁泥及泥浆性能指标符合要求为止。本方法清孔进度慢，对大直径、深孔可将正循环机具拆除，改用抽浆法。
&&& 2)抽浆法清孔较彻底迅速。适用于各种方法的钻机。对于反循环回转钻孔，钻孔完成后可停止钻具回转，将钻锥提离孔底钻渣面10~30cm，维持泥浆的反循环，并向孔中注入清水，应经常测量孔底沉渣厚度和孔中泥浆性能指标，满足要求后立即停止。应注意在清孔过程中，必须经常保持孔内原有水头高度。
&&& 3)喷射清孔法只宜配合换浆法或抽浆法清孔后使用。该法是在灌注水下混凝土前，对孔底进行高压射水或射风数分钟，当孔底剩余的少量沉淀物漂浮后，立即灌注水下混凝土。
&&& 4)砂浆置换清孔法适宜于掏渣清孔后使用。该法按下述工序进行：
&&& ①用掏渣筒尽量清除钻渣。
&&& ②以高压水管插入孔底射水，降低泥浆相对密度。
&&& ③以活底箱在孔底灌注0. 6m厚的以粉煤灰与水泥加水拌和并掺入缓凝剂的特殊砂浆，砂浆初凝时间应延长到6～12h。
&&& ④插入比孔径稍小的搅拌器，慢速旋转，将孔底残渣搅入砂浆中。
&&& ⑤吊出搅拌器。
&&& ⑥吊入钢筋骨架。
&&& ⑦灌注水下混凝土，搅入残渣的砂浆被混凝土置换后，一直被顶托在混凝土面以上而被推到桩顶后再予以清除。砂浆配合比常用：水泥：粉煤灰：砂：加气剂=1：0.4：1.4：0. 007（质量比）。
&&& (6)钢筋笼的制作及吊装就位
&&& 1)钢筋笼通常由主筋、加强箍筋和螺栓式箍筋组成。钢筋笼应加工成整体，螺旋式箍筋应绑牢。
&&& 2)过长的钢筋笼宜分段制作，分段长度应根据吊装条件确定，应确保不变形，接头应错开。
&&& 3)应在钢筋笼外侧设置控制保护层厚度的垫块，其间距竖向不超过2m，横向圆周不得少于4处，钢筋笼顶端应设置吊环。
&&& 4)钢筋笼人孔一般用吊机。无吊机时，可采用钻机钻架、灌注塔架。起吊应按钢筋笼长度的编号入孔。
&&& (7)混凝土浇筑
&&& 1)每立方米水下混凝土的水泥用量不宜小于350kg，当掺有适宜数量的减水缓凝剂或粉煤灰时，应不少于300kg。
&&& 2)混凝土配合比的含砂率宜采用0.4~0.5，水灰比宜采用0.5~0.6。有试验依据时含砂率和水灰比可酌情增大或减小。
&&& 3)混凝土拌和物应有良好的和易性。在运输和灌注过程中应无显著离析、泌水现象，灌注时应保护足够的流动性，其坍落度宜为180~220mm。混凝土拌和物中宜掺用外加剂、粉煤灰等材料。
&&& 4)水下混凝土灌注详见《水下混凝土灌注桩基施工工艺》。
（责任编辑: 佚名 ）
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